新型多口输入双向电池充电器



新型多口输入双向电池充电器

提出一种新配置的电池充电器，其能够通过快速直流充电法和单相交流电源为混合动力汽车充电。该新型充电器中的转换器能够在制动过程中将再生制动能量转换为电能为电池充电。新型充电器使用单相“脉宽调制整流器”作为交直流整流器，当采用交流电充电时整流器将交流转为直流为电池充电。该转换器适用单相电，使混合动力汽车在家或工作场所都能进行充电，该新型充电器可在以下4种模式中使用。

（1）插入模式。此模式采用单相交流电源为电池充电。图1为该模式的充电电路。开关S1和S2处于脉宽调制模式而其它开关均断开。转换器的电流转换部分在图中用黑线表示，其它部分以灰线表示。

（2）快速直流充电模式。在这种模式下，能量会从高电压和高功率的直流泵传输到车辆电池中。图2为该模式下的充电电路。黑线表示电流转换部分，而其它部分用灰线表示。开关S3处在脉宽调制模式而其它开关均断开。该模式下降压转换器为电池充电。当开关S3闭合时，二极管D7处于断开状态，此时对直流电感进行充电；当开关S3断开时二极管D7接通，之前充电的电感进行放电。

图1　插入模式

图2　快速直流充电模式

图3　从电池到高压直流总线的快速充电模式

图4　再生制动降压模式

（3）从电池到高压直流总线的快速充电模式。在这种模式下，电池为高压直流总线提供电流，升压转换器为能量从低压侧转移到高压直流总线处的高压侧提供了传输路线。采用直流恒流源模拟高压直流总线。开关S4处于脉宽调制模式而其它开关均处于断开状态。当开关S4闭合时，直流电感充满电。二极管D9处于断开状态，因为其阳极连接到地面，阴极连接到高压侧，因此二极管的电压为负。当开关断开时，二极管D9将能量转移到高压侧。图3为该模式的路线。电容C1和C2将保持电池电压在一个可接受的水平，防止电池剩余容量的剧烈变化。

（4）从高压直流总线到电池（再生制动）的降压模式。这种状态下开关S5处在脉宽调制模式，而其它开关处于断开状态。在此期间采用一种有效的控制策略来测量电池的剩余容量（充电状态）。如果电池充满电（不需要再生制动能量），则由机械制动器产生的制动能量就会变成热能损失掉。为此，应该监控电池的剩余容量。图4为这种模式路线图。降压转换器为能量从高压直流传输至电池提供了合适的路径。因此通过制动产生的能量可以很容易地存储在电池中。

Omid Salari et al. Smart Grid Conference (SGC), 2014.

编译：朱会